鉛暴露對(duì)動(dòng)物腸道營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收及生產(chǎn)性能的影響

付 帥，馬春陽(yáng)，王 麗，史東輝，李文強(qiáng)

（遼寧醫(yī)學(xué)院畜牧獸醫(yī)學(xué)院，遼寧 錦州 121000）

鉛暴露對(duì)動(dòng)物腸道營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收及生產(chǎn)性能的影響

付 帥，馬春陽(yáng)，王 麗，史東輝?，李文強(qiáng)

（遼寧醫(yī)學(xué)院畜牧獸醫(yī)學(xué)院，遼寧 錦州 121000）

鉛是一種常見(jiàn)的灰黑色重金屬元素，在動(dòng)物體內(nèi)沒(méi)有任何生理作用。動(dòng)物體原本不應(yīng)該含有鉛，只是隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，含鉛產(chǎn)品的廣泛使用，以及環(huán)境污染的日趨嚴(yán)重使飼料原料中含鉛的機(jī)會(huì)越來(lái)越多。在畜禽生產(chǎn)中鉛污染還未受到重視，然而研究顯示較低劑量的鉛就可能造成動(dòng)物腸道損傷，降低畜禽的生產(chǎn)性能和肉蛋品質(zhì)。本文從鉛暴露對(duì)動(dòng)物腸道吸收的影響的角度，分析鉛暴露是如何降低動(dòng)物生產(chǎn)性能，寄予能為動(dòng)物養(yǎng)殖提供有利借鑒。

鉛暴露；營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收；生產(chǎn)性能

鉛是具有多器官毒性的重金屬，當(dāng)我們接觸鉛的機(jī)會(huì)越來(lái)越多，致使一部分鉛塵侵入機(jī)體，使我們的血液、組織中或多或少含有了鉛，學(xué)界將這一病理過(guò)程稱為“鉛暴露”或“鉛接觸”。鉛作為一種可循環(huán)利用的金屬材料，被廣泛應(yīng)用于軍工、原子能技術(shù)、冶金、化工、輕工、農(nóng)藥等部門(mén)，其中鉛酸蓄電池制造是鉛消費(fèi)最主要的領(lǐng)域。我國(guó)已成為全球最大的鉛酸蓄電池出口國(guó)之一，帶來(lái)經(jīng)濟(jì)利益的同時(shí)每年也面臨著將近50萬(wàn)噸鉛酸蓄電池廢料的產(chǎn)生。鉛酸蓄電池的生產(chǎn)過(guò)程中使用了具有污染性的二氧化鉛和硫酸鉛，由于環(huán)境保護(hù)意識(shí)的缺失，鉛酸蓄電池回收過(guò)程中隨意拆解、廢舊電池中有毒廢酸液任意倒置等現(xiàn)象突出，使動(dòng)物鉛暴露的機(jī)會(huì)越來(lái)越多。動(dòng)物鉛暴露還有一部分來(lái)自含鉛量高的飼料原料。根據(jù)國(guó)家飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)豬、雞、羊等配合飼料中鉛的含量不得超過(guò)5 mg/kg。許多小型飼料企業(yè)為了降低成本對(duì)原料把關(guān)并不嚴(yán)謹(jǐn)，致使家畜采食了鉛含量較高的飼料原料或預(yù)混料。

1 鉛暴露的影響

1.1 鉛暴露對(duì)機(jī)體的損傷 科研工作者在職業(yè)性鉛暴露人群和鼠類等動(dòng)物模型上對(duì)鉛暴露進(jìn)行了大量的研究，認(rèn)為鉛及其化合物侵入機(jī)體的主要途徑是消化道和呼吸道。鉛進(jìn)入機(jī)體后首先與血液和血細(xì)胞結(jié)合引起血鉛升高，然后隨著血循環(huán)周游全身，并在大腦、腸道、生殖系統(tǒng)和肝腎等臟器沉積[1-2]。鉛化合物具有相對(duì)較大的離子半徑和很高的電負(fù)性，易與蛋白、核酸和脂類等大分子物質(zhì)結(jié)合造成生物大分子損傷[3]，進(jìn)而影響細(xì)胞功能造成機(jī)體損傷和功能障礙。研究表明，鉛可影響兒童的智力發(fā)育，成年人行為改變，并能促進(jìn)阿爾茲海默病和帕金森氏病的發(fā)生與發(fā)展[4]。鉛不僅可通過(guò)改變腦血管內(nèi)皮細(xì)胞的膜結(jié)構(gòu)，使血腦屏障發(fā)生滲漏，而且鉛還可蓄積于血管內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)，當(dāng)濃度達(dá)到一定程度時(shí)，就會(huì)損害未成熟大腦的血腦屏障，從而侵害動(dòng)物的中樞神經(jīng)系統(tǒng)[5]。

1.2 鉛暴露引起氧化應(yīng)激 研究人員探究鉛在靶細(xì)胞中引起的氧化應(yīng)激分子機(jī)制時(shí)，發(fā)現(xiàn)鉛可以誘導(dǎo)活性氧生成，包括氫過(guò)氧化物、超氧陰離子和過(guò)氧化氫[6]。低水平的活性氧在信號(hào)通路中有重要作用，但高水平的活性氧則可引起脂質(zhì)的氧化，損傷細(xì)胞的完整性，使細(xì)胞膜受體無(wú)法與酶結(jié)合?；钚匝踹€可影響mRNA和蛋白的表達(dá)。首先是影響基因的轉(zhuǎn)錄，轉(zhuǎn)錄后又可影響染色質(zhì)的新陳代謝和轉(zhuǎn)錄因子的活性。鉛介導(dǎo)的氧化應(yīng)激，除了會(huì)造成腸道吸收表面積的損失，還會(huì)引起DNA的損傷和細(xì)胞程序性死亡。鉛也已被證明能夠提升或抑制超氧化物歧化酶SOD、過(guò)氧化氫（CAT）、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶（GSH）水平[7-8]。低水平的應(yīng)激可以增加這些酶，而高水平和長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)激則抑制。Roohol lah等[9]在小腸中建立了一個(gè)低水平的鉛應(yīng)激模型，鉛介導(dǎo)的氧化應(yīng)激使SOD和CAT的mRNA表達(dá)增加，這與過(guò)氧化氫不斷累積進(jìn)而引起脂質(zhì)過(guò)氧化作用的研究相一致[10]。

1.3 鉛暴露對(duì)腸道營(yíng)養(yǎng)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的作用 動(dòng)物飼料原料中相對(duì)分子質(zhì)量較低和脂溶性較好的大多數(shù)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)經(jīng)被動(dòng)擴(kuò)散由腸道吸收，但是相對(duì)分子質(zhì)量較大的水溶性物質(zhì)則很難透過(guò)腸道的細(xì)胞膜，需要通過(guò)專屬性轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)，如多肽、氨基酸、糖、有機(jī)陽(yáng)離子及陰離子和水溶性維生素等[11]。目前，在人體腸道內(nèi)發(fā)現(xiàn)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)運(yùn)蛋白包括寡肽共轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、有機(jī)離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和ATP-結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白等[12]。營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白對(duì)小腸起到必不可少的功能，其破壞會(huì)減少養(yǎng)分利用率和效益。動(dòng)物體內(nèi)的2種單糖轉(zhuǎn)運(yùn)體，分別是GLUTs家族和SGLTs家族葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。其中GLUT5通過(guò)促進(jìn)擴(kuò)散的方式促進(jìn)果糖進(jìn)入上皮細(xì)胞，GLUT2調(diào)節(jié)單糖脫離腸上皮細(xì)胞，SGLT1和SGLT4負(fù)責(zé)吸收單糖。鉛暴露減少單糖進(jìn)入腸上皮細(xì)胞，是通過(guò)下調(diào)SGLT1和SGLT4，接著減少GLUT2基質(zhì)的活動(dòng)，進(jìn)而減少GLUT2 mRNA的表達(dá)。Roohol lah等[9]報(bào)道鉛暴露在小腸中引起的應(yīng)激可降低SGLT1、SGLT4 GLUT2、小肽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（PepT1）和興奮性氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白3（EAAT3）mRNA的表達(dá)量，由此可以推測(cè)鉛降低雞的飼料利用率和生長(zhǎng)性能，潛在的機(jī)制是下調(diào)主要小腸中營(yíng)養(yǎng)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因的表達(dá)。

1.4 鉛暴露與營(yíng)養(yǎng)素的相互作用 鉛與鈣、鐵鋅和維生素等營(yíng)養(yǎng)素之間存在著復(fù)雜的相互作用Crowe等[13]通過(guò)動(dòng)物試驗(yàn)對(duì)鐵和鉛的關(guān)系進(jìn)行了研究，結(jié)果表明鐵缺乏的大鼠其血鉛濃度高于正常對(duì)照組，鐵不足會(huì)促進(jìn)組織對(duì)鉛的吸收。鈣與鉛的相互作用關(guān)系比較復(fù)雜，鈣可拮抗鉛的毒性作用，而鉛又可與細(xì)胞內(nèi)受體、轉(zhuǎn)移蛋白結(jié)合，甚至可替代鈣在細(xì)胞內(nèi)起到第二信使的作用[14]。Tandon等[15]報(bào)道了補(bǔ)充鋅和賴氨酸可減少組織中鉛的積累，防治由鉛引起的一系列生化反應(yīng)，研究還表明賴氨酸和鋅的協(xié)同作用可預(yù)防由鉛所引起的內(nèi)源性鈣和鎂的耗竭。Kim等[16]研究結(jié)果表明，50 mg/kg的維生素B1和CaEDTA聯(lián)合治療可以降低腎臟和肝臟中鉛的含量。因此，進(jìn)一步了解營(yíng)養(yǎng)素與鉛之間的作用關(guān)系，對(duì)減輕鉛中毒對(duì)動(dòng)物毒害作用就顯得尤為重要。

1.5 鉛對(duì)動(dòng)物生產(chǎn)性能的影響 鉛暴露可從以下幾個(gè)方面減少動(dòng)物對(duì)飼料的利用率：①鉛可以與部分營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)相互作用絡(luò)合形成難以吸收的復(fù)合物，這些復(fù)合物因不能被吸收隨糞便排出體外，間接減少了飼料中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量；②鉛暴露還可使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白在腸道內(nèi)表達(dá)的下降，也就意味著養(yǎng)分的利用率隨之下降；③鉛暴露引起的氧化應(yīng)激致使小腸吸收表面積減少都不同程度降低動(dòng)物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用。此外，鉛暴露還可以通過(guò)調(diào)節(jié)激素水平降低動(dòng)物生產(chǎn)性能，鉛應(yīng)激可降低大腦5-羥色胺水平，上調(diào)5-HT2C受體使小鼠產(chǎn)生厭食和焦慮。Shafiqur等[17]研究發(fā)現(xiàn)，在肉仔雞的飲水中添加400 mg/kg醋酸鉛，可顯著降低肉仔雞的平均采食量和日增重，但對(duì)飼料轉(zhuǎn)換率無(wú)顯著影響。Bakal l i等[18]報(bào)道，在日糧中添加1 mg/kg鉛就可引起肉仔雞體重顯著下降，鉛添加量達(dá)到10 mg/kg可顯著降低肉仔雞的飼料轉(zhuǎn)化率。

2 鉛暴露的防治

要降低動(dòng)物鉛暴露，必須嚴(yán)格控制原料質(zhì)量，在飼料的生產(chǎn)、加工、運(yùn)輸、貯存過(guò)程中盡量避免鉛污染。但有時(shí)即使飼料中的鉛含量符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，低劑量的鉛在家畜體內(nèi)長(zhǎng)期蓄積仍會(huì)導(dǎo)致鉛暴露。因此，通過(guò)控制飼料減少動(dòng)物鉛暴露是保證動(dòng)物制品安全的有效途徑。目前多采用在家畜飼料中添加一定量的吸附劑、營(yíng)養(yǎng)素、中草藥提取物、益生菌等方法來(lái)降低鉛的毒性，其中以在飼料中適當(dāng)補(bǔ)充鈣、鋅、鐵、硒、維生素C、維生素E等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)最為常見(jiàn)，對(duì)重金屬的殘留和毒性有一定的減控作用。維生素C可以有效降低血鉛濃度，有報(bào)道指出飼料添加維生素C能使動(dòng)物體內(nèi)氧化型的谷胱甘肽還原為還原性谷胱甘肽，后者硫基可與重金屬離子結(jié)合而排出體外，從而發(fā)揮解毒功能，減少鉛在血液中的殘留和危害[19]。此外，研究者還發(fā)現(xiàn)當(dāng)豬飼料中的鈣含量從0.7%提高至1.1%時(shí)，可明顯降低組織中鉛的沉積量[20]。

3 結(jié)論

目前，由于鉛利用度的增加，動(dòng)物在自然環(huán)境中接觸鉛的幾率逐漸增大，鉛暴露不僅會(huì)使家畜腸道紊亂，免疫力和生長(zhǎng)性能降低，而且還會(huì)導(dǎo)致畜產(chǎn)品中鉛含量超過(guò)國(guó)家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。我們?cè)陉P(guān)注人鉛暴露的同時(shí)，更應(yīng)關(guān)注在一些鉛高污染區(qū)的畜群因?yàn)槿耸秤昧算U富集的奶制品、肉制品會(huì)給人類的健康帶來(lái)極大的危害。

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Effects of exposure to lead on intestinal nutritional absorption and productionperformance of animals

Fu Shuai,Ma Chunyang,Wang Li,Shi Donghui*,Li Wen qiang
（Col lege of Animal Husbandry&Veterinary Medicine,Liaoning Medical University,Liaoning Jinzhou 121001）

Lead is a common black heavy metal elements,with no physiological function in animal body.The animal body original ly should not contain lead,but with the development of modern indust rial products widely used in the lead,and lead to more serious environmental pol lution in feed more and more opportunities.Lead pol lution in l ivestock production has not received the attention,but research shows that low dose of lead may cause animal intestinal damage,reducing the quality of l ivestock and poul t ry production per formance and meat and eggs.Analyzing lead exposure is how to reduce animal production per formance,expected to provide a favorable reference for animal breeding,through the ef fects of lead exposure to the animal intestinal absorption

Lead exposure;Nutrient absorption;Production per formance

S816.72

1672-9692(2015)06-0025-04

2015-03-28

付帥（1992-），男，本科在讀，主要從事單胃動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)研究。

史東輝（1970-），女，碩士，教授，主要從事動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)與飼料研究。

遼寧省科學(xué)技術(shù)廳研究項(xiàng)目“優(yōu)質(zhì)高效豬飼料體系開(kāi)發(fā)、研究與集成”項(xiàng)目資助（2014214016）；橫向課題研究項(xiàng)目及遼寧醫(yī)學(xué)院奧鴻大學(xué)生科技活動(dòng)基金項(xiàng)目“復(fù)方中草藥制劑對(duì)肉仔雞抗氧化功能的影響及作用機(jī)制的研究”項(xiàng)目資助（2013D04）。